左肯

（吉安市公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中心安福分中心，江西 安福 343200）

0 引言

鋼圍堰施工技術(shù)具備防水性好、操作方便、安全性能高的特點(diǎn)，因涉水橋梁基礎(chǔ)工程施工環(huán)境比較惡劣，所以施工單位必須要將鋼圍堰技術(shù)應(yīng)用落實(shí)到實(shí)踐中，提高橋梁工程的整體質(zhì)量，同時對該技術(shù)在橋梁工程項(xiàng)目中的應(yīng)用過程進(jìn)行全面分析，了解該技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理，掌握施工過程要點(diǎn)，從而推動工程項(xiàng)目的開展。

1 工程背景

1.1 工程概況

某橋梁項(xiàng)目跨越水域，為1 聯(lián)(74 ＋120 ＋74)m 連續(xù)箱梁，橋梁1#柱墩承臺在水道航道內(nèi)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)為鉆孔樁的形式，設(shè)計(jì)為20 根直徑1.5m 的樁體性能，承臺結(jié)構(gòu)底部標(biāo)高設(shè)計(jì)為-12.187m。

1.2 水文條件和通航要求

工程建設(shè)的地質(zhì)環(huán)境狀況分析,該橋梁項(xiàng)目的主橋結(jié)構(gòu)周邊分部的河床寬度尺寸為1650m 左右，其中河床最為薄弱的地方處于主橋結(jié)構(gòu)的北側(cè)，厚度尺寸為8m，主橋埋設(shè)的位置上在I 級階地及II 級階地，第四系覆蓋層結(jié)構(gòu)的厚度為24m 左右，按照各個巖石的松軟程度進(jìn)行分析，其中雜色礫巖主要是軟、紫色細(xì)砂巖的形式，其強(qiáng)度性能較低，其他結(jié)構(gòu)部分的巖石松軟度比較高，這種軟弱度較高的巖石，受外部作用力后會發(fā)生較大的變形，承載性能較差。另外，在橋梁的主橋建設(shè)的區(qū)域內(nèi)，其河床巖石結(jié)構(gòu)的變形較小，同時內(nèi)部還有裂隙、沒有關(guān)聯(lián)的斷裂層的部分。在整個主橋區(qū)域內(nèi)巖石結(jié)構(gòu)有著較高的完整性，其建設(shè)施工中主要存在下述地質(zhì)問題：橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到北側(cè)河流沖刷的影響比較大，上部存在黏土質(zhì)粉土、疏松砂巖對于橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定影響，在施工中施工單位要做好這一方面因素的控制。此外，在該橋梁的主橋施工范圍內(nèi)為負(fù)地形的形式，高程變化范圍處于-0.3～6m 之間，其中，最低位置上高程為-23m。主橋施工建設(shè)粉細(xì)砂巖是墩基樁端的承載結(jié)構(gòu)部分，其占比為85%。經(jīng)過現(xiàn)場勘察分析，該橋梁跨越河道為V 級航道，季節(jié)性的影響比較大，基本水位為1.5m 左右，正常的水深為6～11m，百年一遇洪水的水位為6.02m，設(shè)計(jì)通航水位為+5.262m。選擇應(yīng)用單孔雙向通航的方式設(shè)計(jì)，通航的跨徑尺寸為120m。通航部位的尺寸設(shè)定為凈寬度為109m，凈高度設(shè)定為8m[1]。

2 鋼圍堰設(shè)計(jì)

鋼圍堰結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中，主要包含側(cè)板、導(dǎo)向支撐、下放就位等，在具體的設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循如下標(biāo)準(zhǔn)和要求。

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過計(jì)算和分析后，確定其內(nèi)徑22.2m、外徑24.6m，內(nèi)外壁的間隔距離設(shè)定為1.2m。鋼圍堰的頂部標(biāo)高尺寸為+3.5m，整體的標(biāo)高尺寸達(dá)到20.317m，總結(jié)分為四個節(jié)段連接形成整體的結(jié)構(gòu)。在環(huán)向上，設(shè)計(jì)為8段，根據(jù)45o的形式進(jìn)行設(shè)置，以保證其結(jié)構(gòu)的性能符合要求。

2.1.1 主龍骨和面板

鋼圍堰的結(jié)構(gòu)總計(jì)包含外側(cè)兩層鋼壁的結(jié)構(gòu)形式，鋼材的材質(zhì)為Q235，內(nèi)外壁鋼材的厚度為8mm。沿著該圍堰結(jié)構(gòu)的外表面總計(jì)需要布置192 根角鋼作為主龍骨結(jié)構(gòu)，其可以達(dá)到總體結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)。在鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主龍骨部分應(yīng)用的是I10 工字鋼，在鋼圍堰結(jié)構(gòu)的高度方向上需要間隔1m 設(shè)置一道。在內(nèi)部的橫、豎向的方向上需要使用角鋼結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)的總體性能標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

2.1.2 隔倉

隔倉結(jié)構(gòu)設(shè)置的目的就是直接給內(nèi)部進(jìn)行注水或者注入混凝土材料，以確保鋼圍堰懸浮部分達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要工作人員做好下沉的調(diào)節(jié)處理工作，根據(jù)需要調(diào)整高差，以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。64#墩鋼圍堰結(jié)構(gòu)在環(huán)向采用8 塊制作成為整體的結(jié)構(gòu)，單塊圍堰需要在端頭的部位上設(shè)置隔倉板的結(jié)構(gòu)，平面上各個倉不是連通的。每個隔倉結(jié)構(gòu)的壁厚設(shè)定為10mm，同時還要保證上下是貫通的，左右方向上做好封閉處理，達(dá)到密封性效果。

2.1.3 刃腳

鋼圍堰在最底部的位置上需要制作高刃角，其尺寸為150cm。

2.2 設(shè)計(jì)荷載及工況

荷載設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，工作人員要從水平、垂直的方向分析，綜合多個方面分析后，確定荷載是滿足實(shí)際運(yùn)行的，同時還要做好工況的分析，此次工程比較特殊，總計(jì)包含下述幾個方面的工況形式。施工過程中共分為三個工況：

2.2.1 工況一，首節(jié)5.267m 鋼圍堰下放，然后需要在內(nèi)部進(jìn)行混凝土材料的注入施工，直接制作高度為1.5m 的結(jié)構(gòu)，且設(shè)定圍堰底部標(biāo)高為+0.233m，沒有著床。

2.2.2 工況二，進(jìn)行第2 節(jié)施工，其長度為5.02m，在內(nèi)部注入水，達(dá)到5m 的高度，圍堰標(biāo)高尺寸為-4.787m，沒有著床。

2.2.3 工況三，再進(jìn)行第3 節(jié)施工，長度為8.02m，鋼圍堰結(jié)構(gòu)內(nèi)部的隔倉中，需要填充高度為4.5m 的混凝土，且內(nèi)部應(yīng)用吸泥抓土施工，直接到河床以下-9.807m 的部位上，進(jìn)入河床內(nèi)部5.007m 的深度。

2.3 鋼圍堰水平桁架

水平桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力最大為66.5MPa，其橫向結(jié)構(gòu)部分的長細(xì)比為65.4，經(jīng)過檢測和國家標(biāo)準(zhǔn)對比，該設(shè)計(jì)內(nèi)容符合工程的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

3 鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 清理河床

要想使得鋼圍堰的下沉尺寸符合工程要求，避免在下沉發(fā)生環(huán)節(jié)因?yàn)楹哟裁嫫秸炔蛔愣鴮?dǎo)致出現(xiàn)偏移情況，鋼圍堰拼裝下沉之前工作人員要進(jìn)行河床的清理處理。在清理時，將圍堰結(jié)構(gòu)的尺寸向外擴(kuò)2m 的尺寸，深度則直接進(jìn)入封底位置上。按照河床地質(zhì)資料分析的結(jié)果，64#墩河床到封底位置上分布著砂層、粉質(zhì)黏土等，此時抓泥量為6650m3。根據(jù)河床的地質(zhì)條件，該工程應(yīng)用雙壁鋼圍堰下沉進(jìn)行清理的方法，確保清理施工的速度和效率符合要求。

3.2 鋼圍堰下沉

3.2.1 底節(jié)鋼圍堰下沉

在水道水流穩(wěn)定性較高的情況下進(jìn)行鋼圍堰的下沉施工，現(xiàn)場需要配置16 個使用良好的10t 手拉葫蘆，拼裝結(jié)束后將底節(jié)鋼圍堰吊裝到門架上，現(xiàn)場統(tǒng)一進(jìn)行指揮，同時拉動手拉葫蘆，讓圍堰在導(dǎo)向系統(tǒng)的控制下直接進(jìn)入水下空間中。鋼圍堰的下沉方式應(yīng)用的是為隔倉內(nèi)注水的方法，此時需要做好水量的調(diào)節(jié)和控制，確保其圍堰達(dá)到平穩(wěn)性的要求。在圍堰下沉到規(guī)定高度之后，停止注水操作，并且臨時進(jìn)行鋼圍堰的錨固施工，避免受到水的沖擊力、風(fēng)力的作用發(fā)生偏移問題，保證施工的精度合格。

3.2.2 第2、3、4 節(jié)鋼圍堰下沉

底節(jié)圍堰下沉作業(yè)之后，吊裝第2 節(jié)鋼圍堰結(jié)構(gòu)到底節(jié)鋼圍堰上進(jìn)行安裝施工，吊裝結(jié)束后采取對稱下水的方式施工，保證鋼圍堰逐步下沉到底部，同時在下沉?xí)r工作人員要做好各個環(huán)節(jié)荷載參數(shù)的平衡設(shè)置，確保其達(dá)到豎直狀態(tài)。第3、4 節(jié)鋼圍堰下沉到該位置后，直接進(jìn)入河床底部，該環(huán)節(jié)需要通過吸泥以及注水的方法聯(lián)合灌注混凝土施工方式同時施工。下沉階段，因?yàn)楹哟矝]有及時進(jìn)行清理處理，或者由于河流的持續(xù)性作用，會導(dǎo)致內(nèi)部重新發(fā)生涌砂的問題，進(jìn)而使河床受到影響，中心和蹲位中心發(fā)生偏差，超出鋼圍堰高度1/50 就確定為不合格。

鋼圍堰的刃腳部分設(shè)計(jì)為楔形的結(jié)構(gòu)形式，為了防止刃腳進(jìn)入河床內(nèi)部產(chǎn)生土層的摩阻力以及刃腳抗力過大而產(chǎn)生損壞問題、鋼圍堰漏水問題，工作人員需要對刃腳部分應(yīng)用厚度為10mm 的鋼板進(jìn)行加固施工。在鋼圍堰著床之后，刃腳部位直接灌入C30 混凝土，保證剛度、水密性符合要求。下沉階段，如果阻力超出標(biāo)準(zhǔn)，則會導(dǎo)致下沉受到影響，因此需要在內(nèi)部注入混凝土，提高下沉的效果[3]。

3.3 鋼圍堰終沉

在該施工階段，特別是在刃腳的位置下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高1m 之后，需要做好吸泥的數(shù)量和速度的控制，隨時監(jiān)測下沉的趨勢，保證高程被有效控制。在鋼圍堰的4 個控制點(diǎn)設(shè)定的高差不足20mm 的情況下，應(yīng)該及時做好各個隔倉的吸泥速度控制，保證其下沉正常且沒有發(fā)生偏移問題。鋼圍堰刃腳踏面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求后，需要及時停止吸泥，并且持續(xù)性觀測8h，下沉超過10mm 的情況下，終沉符合要求。

3.4 灌注水下混凝土封底

要想使得封底混凝土和鋼圍堰內(nèi)側(cè)、鋼護(hù)筒周邊的握裹力符合要求，在進(jìn)行水下混凝土的灌注作業(yè)前，應(yīng)該做好清淤、找平等處理，然后利用吸泥的方式把圍堰覆蓋層拆除。對于河床的部位進(jìn)行清淤、找平處理，然后進(jìn)行封底混凝土灌注施工，其厚度為2.5m，同時還要設(shè)置0.5 的找平層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管作業(yè)半徑根據(jù)3m 進(jìn)行設(shè)置，其使用范圍要根據(jù)混凝土灌注施工范圍進(jìn)行控制。封底混凝土澆筑結(jié)束后，強(qiáng)度超過90%后就可以進(jìn)行鋼圍堰抽水施工，不能選擇一次抽完的方式，要在抽水的同時觀測圍堰壁結(jié)構(gòu)的變形狀況，如果超出一定范圍，應(yīng)該及時停止作業(yè)并且加強(qiáng)防護(hù)，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題[4]。

3.5 拆除鋼板

正式拆除鋼板工作之前，應(yīng)該從上到下逐步進(jìn)行鋼圍堰的拆除施工且要灌入水，在圍堰結(jié)構(gòu)內(nèi)水位超出規(guī)定水位1～1.5m 的情況下，達(dá)到內(nèi)外水壓平衡性的要求，此時就會消除壓力的作用，保證混凝土與鋼板的局部位置完成脫離。

與此同時，可以使下游的位置上應(yīng)用比較容易的拔出的鋼板樁結(jié)構(gòu)，輕微敲擊振動，拔高1～2m 的高度，并逐一使用相同的方式將剩余鋼板樁拔高處理，保證其得到松動性反應(yīng)，再根據(jù)下游到上游的順序逐步進(jìn)行鋼板樁的拔出處理。

如果樁體的鎖口部位上出現(xiàn)變形或者樁尖的彎卷問題，則應(yīng)該適當(dāng)增加拔樁力，也可以直接進(jìn)行水下割樁處理。拔樁的環(huán)節(jié)，首先是將鋼板樁和導(dǎo)梁的連接部位切割掉，然后將其灌入圍巖結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且在圍堰超出水位約1～1.5m 左右，達(dá)到內(nèi)外壓力相同的效果，實(shí)現(xiàn)樁體結(jié)構(gòu)的分離處理。拔出的鋼板樁需要搬運(yùn)到其他位置，此時要做到動作輕柔，不會因?yàn)檫^于劇烈而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞問題，保證鋼板樁可以后續(xù)使用。

4 鋼板樁施工質(zhì)量控制措施

4.1 人員控制

組建高水平的施工團(tuán)隊(duì)，管理者具備較高的管理能力，結(jié)構(gòu)符合科學(xué)性要求，鋼板樁的施工團(tuán)隊(duì)的總體效果良好，能夠滿足鋼板樁的施工要求，符合工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 材料控制

在施工開始前，要全面檢查好鋼板樁、鋼管樁等材料，垂直度、彎曲度等符合標(biāo)準(zhǔn)要求，各個樁體結(jié)構(gòu)經(jīng)過檢測合格，如果有不合格的情況，則需要及時采取措施處理，禁止直接投入工程中使用。同時，還要檢查樁身有沒有裂縫或者損傷的問題，有沒有存在油污、銹蝕等質(zhì)量問題。

4.2.1 鎖口檢查。使用長度為2m 左右相同型號、相同規(guī)格的鋼板樁作為標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行鎖扣的檢查，確保沒有發(fā)生扭曲或者彎曲問題。

4.2.2 各個鋼板樁的結(jié)構(gòu)兩側(cè)鎖口都是平行設(shè)置的。保證鋼板樁的寬度設(shè)定在相同寬度規(guī)格范圍內(nèi)，主要檢測措施就是使每一片鋼板樁都能夠達(dá)到運(yùn)行要求，每一片相鄰的結(jié)構(gòu)差值都要限定在1cm 之內(nèi)，如果超出規(guī)定的尺寸要求，則禁止投入工程使用。

4.2.3 對于其他方面進(jìn)行檢查，比如殘損、殘缺、銹皮、卷曲等問題，選擇合適的處理措施，達(dá)到正常應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 鋼板樁傾斜度控制

4.3.1 打板機(jī)設(shè)備的平臺達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，平臺是平整設(shè)置的，施工環(huán)節(jié)沉降應(yīng)符合工程要求，機(jī)身保持直立打入施工，且沒有發(fā)生任何傾斜的問題。

4.3.2 鋼板樁在淤泥地質(zhì)條件下，如果擠壓土質(zhì)存在孤石或者障礙物無法完成擠壓而發(fā)生偏斜的問題，此時應(yīng)該將鋼板樁提升1～2m 的高度，然后再打入施工，如此反復(fù)進(jìn)行處理，可以將大塊孤石等障礙物震碎或者進(jìn)行偏移，實(shí)現(xiàn)糾正處理，防止發(fā)生偏斜問題。

4.3.3 鋼板樁沿著軸線出現(xiàn)過大傾斜的情況，需要使用異形樁進(jìn)行糾正處理，通常使用的是上寬下窄或者相同寬度的板樁結(jié)構(gòu)，根據(jù)傾斜的尺寸焊接形成特殊的形式，以達(dá)到補(bǔ)充樁體的效果。

4.3.4 如果沿著鋼板樁的軸線存在偏移過于嚴(yán)重的情況，應(yīng)該通過異形柱進(jìn)行調(diào)整處理。一般情況下，異形樁主要是分為寬度大于或者小于標(biāo)準(zhǔn)寬度的形式，再或者可以使用上寬下窄的形式，這就需要在實(shí)際中根據(jù)傾斜的尺寸制作特殊的樁體形式。如果樁體傾斜度較小，工作人員可以利用手拉葫蘆或者卷揚(yáng)機(jī)的方式進(jìn)行打入施工，結(jié)合具體情況做好處理工作，保證鎖口連接性能合格，以減小阻力作用。

5 結(jié)語

綜上所述，橋梁施工中，應(yīng)用鋼圍堰施工方式可以提高橋梁施工的效率和速度，滿足橋梁工程的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)?；诖耍跇蛄荷钏A(chǔ)應(yīng)用雙壁鋼圍堰的施工方式，設(shè)計(jì)人員需考慮現(xiàn)場的具體情況，做好數(shù)據(jù)參數(shù)的計(jì)算，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，保證各個部分的設(shè)計(jì)參數(shù)合格，達(dá)到施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，從而進(jìn)一步提高施工的效益和水平，完全滿足工程的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，對于工程的應(yīng)用效果提升起到積極的推動作用，為我國橋梁事業(yè)的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。